Практикум по генетике

ферментов не превышает одного года. Поэтому использовать их после истечения гарантийного срока, указываемого производителем на упаковке,

не рекомендуется. Необходимо помнить, что в разбавленном виде большинство ферментов чрезвычайно плохо хранятся и сохраняют свою активность на протяжении короткого периода времени.

Протокол рестрикции продуктов ПЦР

1. Смешать в пробирке следующие компоненты:

- продукт ПЦР_________________________________ 8 мкл

-буфер для рестрикции (10 Х)____________________ 1,5 мкл

-дистиллированная вода _________________________5,5 мкл

2.Перемешать компоненты и добавить 5 ед. рестриктазы (0,5 мкл).

3.Покрыть смесь минеральным маслом, чтобы предотвратить испарение

4.Пипетировать смесь и инкубировать пробирку в термостате на 650С в

течение 4 часов.

5.Провести электрофорез продуктов рестрикции для чего добавить к смеси для рестрикции 3 мкл красителя для электрофореза и внести образцы в гель.

221

РАЗДЕЛ 6

ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Изменчивость – свойство всех живых организмов, заключающееся в способности организмов изменяться под воздействием наследственных и ненаследственных факторов. Изменчивость определяет различия между признаками у особей одного вида, а также между родственными особями одного или нескольких поколений, между родительскими особями и потомками. Типы изменчивости можно представить схематически следующим образом:

Изменчивость

Наследственная		Ненаследственная
		(модификационная)

Комбинационная Мутационная

Онтогенетическая

Изменчивость может быть наследственной – мутационной,

комбинативной, онтогенетической и ненаследственной –

модификационной.

Наследственная изменчивость – способность генетического материала претерпевать изменения, наследуемые в потомстве.

Ненаследственная изменчивость – изменение признаков и свойств,

которые у особей или определенных групп особей вызываются воздействием внешних факторов. Такие ненаследственные признаки в их

222

конкретном проявлении у каждой особи не передаются по наследству и развиваются у особей последующих поколений лишь при наличии условий, в которых они возникли.

Комбинативная изменчивость – является результатом перекомбинации генов, хромосом и их сегментов, что приводит к новым комбинациям аллелей у потомков, по сравнению с родителями в результате случайного сочетания при оплодотворении и вследствие кроссинговера.

Онтогенетическая изменчивость – совокупность последовательных изменений признаков и свойств особи в процессе ее индивидуального развития. В онтогенезе особи происходит реализация наследственной информации, полученной от родителей, путем последовательного совместного действия комплекса генов при действии разнообразных факторов среды

6.1. Модификационная изменчивость

Модификационная изменчивость – варьирование проявления признака у генотипически однородных форм под влиянием разнообразных условий среды.

Пределы модификационной изменчивости контролируются генотипом. Признак может варьировать в узких или в широких пределах.

Пределы реакции определенного организма на изменчивость внешних условий получили название норма реакции генотипа.

Для сельскохозяйственной практики наибольшую ценность представляют генотипы с широкой нормой реакции, что обеспечивает широкую приспособительную реакцию к постоянно меняющимся условиям.

Модификационные изменения:

1. адекватны, т.е. соответствуют условиям, их вызывающим;

223

2.адаптивны, т.е. модификационное изменение обусловливает приспособление к условиям его вызывающим;

3.имеют массовый характер: одно и то же воздействие вызывает одинаковую и вполне определенную изменчивость у всех генотипически сходных особей;

4.степень выраженности модификационных изменений определяется силой и продолжительностью действия на организм вызывающего данные модификации фактора среды.

Существенным компонентом вариабельности выраженности признака является стадия онтогенеза (отногенетическая изменчивость).

Каждый организм обладает индивидуальной изменчивостью.

Изменчивость может быть двух типов: количественная (определяется метрическими мерами: вес, масса, рост и т.п.) и качественная (окраска,

форма семян и т.п., как правило, не может быть определена метрическими мерами).

Для изучения степени и характера модификационной изменчивости используют статистический анализ.

Модификационную изменчивость изучают на основании анализа проявления признака у группы особей. Вся группа растений или животных, у которых данный признак изучают, называется генеральной совокупностью (N). На практике изменчивость признака изучают не у всех особей генеральной совокупности, а у части их – выборочной совокупности (n).

Основными показателями, характеризующими степень изменчивости данного признака, являются: дисперсия ( 2 ), стандартное отклонение ( )

и коэффициент вариации (V).

Показателем, характеризующим проявление признака у растений данной выборки, является средняя арифметическая ( x ). Учитывая, что анализируют не генеральную совокупность, а только часть ее (выборочную совокупность) необходимо определить показатель ошибки вычисленных

224

параметров – ошибку средней арифметической ( sx ), ошибку среднего квадратического отклонения ( s ), ошибку коэффициента вариации ( sV ).

Средняя арифметическая ( x ) характеризует среднюю величину признака выборочной совокупности изучаемых растений. Среднюю арифметическую вычисляют по формуле:

x x n

Дисперсия ( 2 ) и стандартное отклонение ( ) служат основными мерами вариации признака и вычисляются по формулам:

2 x x 2 n 1

				x		2
					x
		2
				n 1

Коэффициент вариации (V) используют для сравнения изменчивости разных признаков у растений одной выборки или изменчивости одного признака у разных сортов, или оценки степени выравненности изучаемого материала. Коэффициент вариации вычисляют по формуле:

V 100% x

Условно принято, что коэффициент вариации меньше 10%

свидетельствует об относительно слабой изменчивости признака, 10-20% –

средней и более 20% – сильной изменчивости.

Ошибка выборочной средней ( sx ) показывает теоретические пределы соответствия средней арифметической выборочной и генеральной совокупности. Ошибку выборочной средней вычисляют по формуле:

s

2

x

n

n

Оценку

генеральной средней

можно записать в виде x s

, при

x

точечной оценке. Это означает, что

– оценка генеральной средней с

x

ошибкой, равной s

. И в виде x ts

при интервальной оценке. Такой

x

x

225

интервал называют доверительным. Доверительный интервал с заданной вероятностью покрывает оцениваемый параметр. ts x - предельная ошибка выборочной средней при данном числе степеней свободы и принятом уровне значимости. t – критерий Стъюдента (приводится в таблицах).

О существенности или несущественности различий между средними арифметическими двух сортов или вариантов опыта судят по критерию существенности разности:

	t		x1		x 2					d
										sd
			sx2		sx2
			1		2

Если tфакт tтеор, нулевая гипотеза об отсутствии существенных различий между средними отвергается, а если tфакт tтеор, различия находятся в пределах случайных колебаний для принятого уровня значимости и Но не отвергается.

Задания

Задание 1. Познакомиться с особенностями изменчивости признаков у растений.

1) Провести измерение 20 отобранных растений (пшеницы, ржи,

тритикале и т.д.) по основным элементам продуктивности (продуктивная кустистость, число колосков в главном колосе, число зерен в главном колосе, масса 1000 зерен, масса зерна с одного растения). Результаты занести в таблицу. Для выполнения задания можно использовать данные измерений, полученные студентами на летней практике и представленные в виде таблицы 6.1.

226

Таблица 6.1.

Показатели продуктивности ________ сорта _________

		Показатель продуктивности
Номер		число	число зерен		масса		масса зерна
	продуктивная	колосков
растения			в главном		1000 зерен,		с одного
	кустистость	в главном
			колосе		г		растения, г
		колосе
1
2
3
…
20
2)	Провести	статистическую		обработку		полученных

экспериментальных данных (найти среднюю арифметическую выборки,

дисперсию, ошибку средней арифметической, доверительный интервал,

коэффициент вариации). Результаты занести в таблицу 6.1.2.

3) Сравнить степень изменчивости различных признаков и сделать

вывод о пределах модификационной изменчивости каждого из них.

Таблица 6.2.

Изменчивость элементов продуктивности растений _________ сорта

________

Статистические показатели

Показатель

x

s

V

x s

x

x

Продуктивная кустистость

число колосков в главном колосе

число зерен в главном колосе

масса 1000 зерен, г

масса зерна с одного растения, г

227

Задание 2. Познакомиться с особенностями изменчивости одного признака у разных видов или сортов растений.

1) Провести измерение одного из показателей продуктивности

(см. задание 1) у 20 растений двух сортов пшеницы. Результаты занести в таблицу. Для выполнения задания можно использовать данные измерений,

полученные студентами на летней практике и представленные в виде таблицы 6.1.3.

Таблица 6.3.

Число колосков в главном колосе растений сортов пшеницы

Номер растения		Сорт пшеницы
	1		2
1
2
3
…
20
2) Провести статистическую		обработку полученных данных

(см. задание 1). Результаты занести в таблицу 6.1.4.

3) Сравнить степень модификационной изменчивости признака у

сортов пшеницы.

Таблица 6.4.

Изменчивость числа колосков в главном колосе у сортов пшеницы

Статистические показатели

Сорт

x

s

V

x s

x

x

1

2

228

Задание 3. Охарактеризовать онтогенетическую изменчивость растений пшеницы.

Сделать выводы о закономерностях отногенетической изменчивости используя данные по потенциальной и реальной продуктивности главного колоса у растений разных сортов пшеницы (табл. 6.1.5).

Таблица 6.5.

Потенциальная и реальная продуктивность главного колоса у растений пшеницы разных сортов

		Этап органогенеза				Реализация
Сорт, гибрид	VI		XII			потенциальной
	колосков	цветков	колосков		зерен	продуктивности,
						%*
Мироновская 808

* Реализация потенциальной продуктивности определяется как доля полноценных семян от числа заложившихся цветков, выраженная в процентах.

Задачи для самостоятельного решения

1) Чем различаются два распределения со следующими параметрами: x1 =3,5 см; 1 =±0,35 см; x 2 =3,5 см; 2 =±0,70 см?

2) Известно, что в отобранном образце число колосков в главном колосе пшеницы x =17,5, =±1,5. Может ли принадлежать этому образцу колос,

имеющий 28 колосков?

3) Какой высоты может быть самая высокая сосна, если x =22,5 м, =±1,5

м?

229

4) Определите пределы для средней арифметической генеральной

совопокупности, если в выборке получены x =7,86 см, =±1,32 см, n=500.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое модификационная изменчивость?

2.Чем характеризуются модификационные изменения?

3.Какие типы изменчивости Вы знаете?

4.Дайте определение понятия норма реакции генотипа.

5.Какие группы биометрических показателей используются для анализа модификационной изменчивости?

6.Что такое средняя арифметическая? Что характеризует?

7.Что такое стандартное отклонение? Его значение.

8.Какое значение играет коэффициент вариации для характеристики модификационной изменчивости?

9.Что такое доверительный интервал и как он используется при оценке генеральной средней.

10.Как определяют достоверность различий между средними арифметическими двух сортов или вариантов опыта?

6.2. Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость – является результатом стойких изменений генов или хромосом, которые обусловливают заметные качественные изменения наследственных признаков.

Мутации – дискретные, стабильные изменения наследственного материала, приводящие к изменению фенотипа.

Мутагенез – процесс возникновения мутаций.

Мутант – организм, приобретший какой-либо новый признак,

изменивший свой фенотип в результате мутации.

Мутации:

230